协同合作 各自精彩——2019 SID显示周概览

介绍了2019国际显示周上全球主要面板厂展示的新技术和新产品。柔性显示、车载显示成为焦点。新型显示技术在图像质量和成本控制上有很大提高,显示技术和智能技术结合展现广阔应用前景。

增强现实近目显示器双目叠加效应的主观实验研究

在增强现实近目显示器模拟系统基础上,通过主观实验的方式对增强现实近目显示器的双目叠加效应问题进行研究。本主观实验基于20个被试,重点观察、记录并评估双目光轴不同偏转方式、不同偏转角度等条件对双目叠加效果的影响。结果表明,双目光轴俯仰角、滚动角、方位角的偏转情况以及双目成像距离、成像大小、双目重叠部分大小等对双目叠加效果都有一定影响,而人眼瞳距对双目叠加效果影响较小。

新型显示视觉感知与健康研究进展

针对新型显示高亮度、广色域、高对比度、高临场感这几大技术趋势,介绍、分析了在亮度感知及调节、色域表现及光谱影响、高动态范围优化实现和近眼显示等方面的视觉感知与健康研究进展,为新型显示技术的发展提供参考。

基于场路协同的智能显示终端空气静电放电仿真

静电放电由于具有高电压、强电场、瞬时大电流和宽频电磁辐射,对电子产品的危害极大,特别是空气静电放电更具普遍性和危害性。本文将描述空气放电的Rompe-Weizel非线性电弧SPICE模型与静电放电全波模型结合,并结合描述芯片工作的IBIS模型,建立空气放电的场路协同仿真模型,研究空气静电放电对智能显示终端放电时放电电流、电磁场分布及信号传输情况的影响。仿真结果表明,放电弧长越长,电流峰值越小,上升时间越长。在空气放电影响下,信号传输线的不同终端处所受干扰不同,影响主要集中在前2 ns,且并不是辐射电磁场越强处所受干扰也越大。场路协同仿真为复杂电子设备的空气放电研究提供了一种更加符合实际情况的仿真方式,为电子设备设计和制备过程中降低静电干扰提供了理论指导。

国家重点研发计划“新型显示视觉健康研究”

新型显示技术的出现丰富了人类视觉感知的形式和内容,促进了信息社会的快速发展。同时,各类显示器件的广泛应用和人们对信息设备的过度依赖引起的视觉健康问题日益突出。科技部会同相关部门,将信息显示视觉健康列为《国家重点研发计划"战略性先进电子材料"重点专项实施方案》中的35个任务之一。文章阐述了开展相关研究的目的、开展相关研究的方法等核心问题,介绍了项目研究团队对新型显示视觉健康研究的主体认识和研究规划,展望其产业影响和社会价值。

视觉认知需求和双碳目标引领下的显示技术创新发展

简要回顾了显示技术的发展历史,着重分析讨论了视觉认知需求和双碳目标引领下的显示技术发展趋势,包括现有显示技术的改进优化空间,以及未来新型显示技术的创新发展方向。

矩阵背光时序彩色显示中背光分区数与色彩分裂现象的关系探究

利用矩阵式LED背光,局域基色去饱和算法根据图像局部内容降低基色的饱和度,从而降低子场图像之间的色差,抑制色彩分裂现象。本文主要研究了局域基色去饱和算法中色彩分裂现象与背光分区数之间的关系。结果表明:背光分区数越多,图像色彩分裂现象抑制作用越显著,但在权衡背光系统成本与图像画质的前提下,当背光分区数为496,该背光分区数下色彩分裂显著点数占背光分区数为1×1下色彩分裂显著点数的比例降至20%,有效抑制了色彩分裂现象,大大提升了图像画质。

240Hz无滤色片液晶显示中色彩分裂现象的抑制

时序彩色显示相比于传统空间子像素显示而言,具有高分辨率低功耗等优点,但其深受色彩分裂现象的困扰,解决此问题对时序显示的发展显得至关重要。本文基于240Hz液晶显示屏,提出一种四场局域基色去饱和算法。该算法选取重心点为第4场背光基色,将亮度信息和图像强度更多分配在第4子场。通过程序仿真四场和三场局域基色去饱和算法的显示效果,设计了主观评分的感知实验来对比两种算法对时序显示图像色彩分裂现象的抑制效果。不同算法和不同分区数都对评分产生了显著影响,评分随着背光分区数增加而降低,两种算法都对色彩分裂现象的抑制效果有显著影响,且四场算法的抑制效果优于三场算法。结果表明,四场和三场局域基色去饱和算法都可以通过增加背光分区数来抑制图像的色彩分裂现象。四场局域基色去饱和算法对时序显示色彩分裂的抑制效果优于原有的三场局域基色去饱和算法。

基于Ag_(2)Se量子点的近红外自组装激光器

铅盐量子点的最低量子态的多重简并和胶体量子点与谐振腔耦合难度大,阻碍了近红外胶体量子点激光器的发展.本文利用基于Ag_(2)Se量子点的自组装激光器解决了上述问题.利用最低量子态二重简并的Ag_(2)Se量子点代替铅盐量子点来实现低阈值的近红外光增益.使用有限元法深入分析了咖啡环微腔的模场分布和振荡机制,结果表明光场在横截面内沿之字形路径传播振荡,量子点与腔模式实现了强耦合.分析了腔长与自由光谱范围和激光发射波长的关系,基于此关系以及Ag_(2)Se量子点的增益谱特性设计了单模近红外激光器,分析了该激光器的激光特性.以仿真结果为指导,实验制备了阈值低至158μJ/cm^(2),线宽为0.3 nm的单模近红外激光器.通过增加激光器腔长,使发射波长从1300 nm增至1323 nm.此外,由于Ag_(2)Se量子点的毒性几乎可以忽略,所以本文推进了环境友好的近红外激光器向实用型激光器发展.

基于Si_(3)N_(4)和LRSPP的温度不敏感波导

光子集成芯片将多种功能器件进行片上集成,具有损耗低、带宽大、抗电磁干扰等优势,是当前光电领域发展的主流方向。集成光学器件的温度稳定性是影响其光学性能的重要因素之一。为了提高集成光学器件温度稳定性,提出了基于氮化硅(Si_(3)N_(4))和长程表面等离激元(Long-Range Surface Plasmon Polariton,LRSPP)波导的温度不敏感结构,对器件性能随温度的漂移进行抑制和补偿。首先,分析了Si_(3)N_(4)波导和LRSPP波导对接的模式耦合效率,当满足最佳匹配条件时,可实现耦合效率99.9%以上的高效耦合。对混合波导的温度特性进行了分析,结果表明,当LRSPP波导和Si_(3)N_(4)波导的最佳长度比为0.077,相位不随温度的变化而发生漂移,实现了温度不敏感的波导。当波导不能满足最佳长度比时,对LRSPP波导芯层施加电压实现主动补偿,亦可实现温度不敏感。此外,对LRSPP波导的传输特性进行了测试,测得偏振消光比为64 dB,具有良好的单偏振特性。文中提出的温度不敏感结构具有可主动调谐、损耗低、单偏振、普适性高等优点,能有效地解决Si_(3)N_(4)波导性能随温度变化发生漂移的问题,在Si_(3)N_(4)基光子集成芯片中具有广泛的应用前景。

全息波导显示系统的实现与优化

在全息波导近眼显示系统中,微像源发出的载像光波经过准直后,被输入耦合光栅耦合入平板波导,进一步在平板波导上下表面内进行全反射传播,到达输出端后通过输出耦合光栅衍射出波导,最终到达人眼。以真实的图像传输为目标,对全息波导光栅的效率、视场角等方面进行理论分析和优化设计,通过激光干涉曝光实验制作了光栅周期为197nm、光栅矢量与介质表面法线方向夹角为26°、厚度为7.5μm的全息光栅,光栅峰值效率大于80%。结合波导光学设计,进一步实现了图像的传输。

LCD手机白场亮度和饱和度对视觉舒适度和视疲劳的影响

以LCD手机为研究载体,采取主观打分与客观测量相结合的评价方法,通过主成分分析法对参数降维,分别探究了不同等级的白场亮度和饱和度在暗环境下对视觉舒适度和视疲劳的影响。结果表明,暗环境下LCD手机最佳白场亮度在50 cd/m^(2)左右,此时带来的视觉舒适度综合最优;当饱和度调整系数低于0.7时,会引起视觉上与生理上的不舒适。同时也发现,白场亮度实验给被试带来了一定程度的视觉疲劳和身体疲劳感,而饱和度实验仅产生了视觉疲劳。

基于TDLAS技术气体浓度测量的快速拟合方法

基于可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术的气体浓度测量系统通常以吸收光谱的归一化二次谐波信号反演气体浓度。然而以常用的数字锁相技术提取归一化二次谐波信号的方法消耗资源多、计算量大。为简化计算量,一种基于广义级数展开快速拟合的方法被提出,首先测量激光器的入射平均光强,结合光强调制系数计算线型函数及其平方项的傅里叶展开系数,即可拟合出归一化二次谐波信号。构建了CO2气体吸收光谱检测实验,实验测试及仿真计算结果表明采用本文方法拟合的结果与通过数字锁相技术实测的信号之间最大相对误差仅为2‰,计算消耗的时间却远小于后者,简化了系统资源,有利于TDLAS技术气体浓度测量系统的小型化、数字化。

基于CIE天空模型的室内自然光照度计算模型

介绍了一种计算室内自然光照度的模型。该模型以国际照明委员会公布的15种天空亮度分布模型为基础,以天气条件、建筑朝向、建筑纬度、四季更替、昼夜更替、建筑开窗、室内表面反射系数等为变量,较全面的考虑了影响室内照度的因素。将实际测量数据与本模型计算的结果进行比较,结果表明本模型的计算精度能够很好地吻合实验数据。

X射线束点尺寸对X射线相位衬度成像的影响

X射线相位衬度成像利用X射线穿过样品后的相位变化,通过衍射信息来获得样品的结构特征。X射线相位衬度成像在生物影像、显微成像以及材料科学研究中有重要的应用。如果X射线成像样品物质密度比较低,它对X射线的吸收很小,所以常规的吸收衬度成像质量较差,不易分辨样品的结构细节。理论分析和实验研究都表明当X射线束点尺寸减小到一定尺度后,X射线源的空间相干性增强,采用相位衬度成像可以提高低密度样品的成像质量。X射线相位衬度成像质量与X射线束点尺寸,样品到影像记录平面之间距离直接相关。本文研究了X射线束点尺寸与低密度样品影像边沿轮廓宽度和对比度之间的影响关系。研究结果表明,根据低密度样品的介电常数、X射线源到样品距离,以及样品到影像记录平面距离,存在最优化的X射线束点尺寸。在该最优化配置条件下,低密度样品的X射线成像可以获得最好的图像质量。

薄膜铌酸锂电光调制器研究进展

从铌酸锂电光调制器的工作原理出发,介绍了不同种类的薄膜铌酸锂波导技术和近年来部分具有代表性的薄膜铌酸锂电光调制器研究进展,并对未来发展所面临的挑战和前景进行了展望。

天然采光模拟误差分析

天然采光模拟因其便捷快速且成本低的优势,成为目前建筑光环境设计的一种重要方式。结合照明模拟,合理地使用光环境模拟软件进行天然采光模拟,不仅能最大限度地利用自然光,同时能够节省照明成本,实现节能减排。天然采光模拟软件种类繁多,不同软件的设计原理、应用场景及面向的用户群体也有所区别,因此各类采光模拟软件在不同应用场景下会产生不同程度的误差,明确误差的大小及产生的原因,对于合理设计光环境至关重要。本文选取目前常用的三款采光模拟软件Desktop Radiance、Dialux和Ecotect,通过对比实地测量结果与采光模拟结果,研究天然采光模拟的误差大小,并根据软件的建模原理、模型材质处理、光源模型的不合理性以及软件算法的缺陷分析了误差产生的原因,并给出了在不同应用场景下的使用建议。

被动非视域成像方法的研究进展

非视域(Non-Line-of-Sight,NLoS)成像是近十年来发展的一种新型计算成像技术,通过获取被隐藏场景在某些介质上产生的反射或透射信息,借助计算成像对隐藏场景重建,在反恐、救援、辅助驾驶、医疗技术等方面有巨大的潜在应用价值。非视域成像早期研究主要集中于主动式方法,近几年针对被动非视域成像的研究逐渐展开,文中则根据被动非视域成像方法的差异,针对基于光强度信息、光偏振信息、光相干性信息以及红外光谱信息四种不同的成像原理,对目前常见的被动非视域成像技术进行分析与总结,并对非视域成像技术未来的发展做出展望。

f_T为350 GHz的InAlN/GaN HFET高频器件研究（英文）

采用再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n^+GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16Ω·mm,该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善,器件电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(R_(on))仅为0.41Ω·mm,栅压1 V下,漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外,器件的电流增益截止频率(f_T)达到350 GHz,该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值.

场发射冷阴极的技术现状及其应用研究进展

基于场发射冷阴极的真空电子器件被广泛应用于通讯、医疗、安全监测等领域,本文主要回顾了近年来场发射冷阴极及其真空电子器件的最新研究进展,介绍了现行冷阴极中使用的低维纳米材料和新型复合式结构,详细探讨了场发射冷阴极在微波管、电子显微技术、X射线管及真空纳米间隙晶体管中的应用现状。最后,着重阐述了真空电子微系统的科学概念,并对未来的应用前景进行了展望。